Группа ученых из Вашингтонского, Техасского и Гарвардского университетов проверила, как работают вместе ИИ-модель AlphaFold компании DeepMind и RoseTTAFold, созданная в Институте белкового дизайна при Медицинской школе Вашингтонского университета в Сиэтле. ИИ помог понять, как отдельные трехмерные структуры объединяются в большие мультибелковые комплексы, которые выполняют важные функции.
Некоторые аспекты биологии требуют объединения белков в сложные структуры. Например, фотосистема I — комплекс белков, необходимый для фотосинтеза, — состоит из 12 белков. Рибосома у некоторых видов состоит из более 75 белков. Образование этих структур требует, чтобы составляющие их белки сворачивались в правильные трехмерные формы. AlphaFold и RoseTTAFold были разработаны для предсказания сворачивания белков, и эти прогнозы должны подсказать, как образованные структуры будут взаимодействовать между собой.
При помощи ИИ ученые смоделировали белковые взаимодействия, которые происходят в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. В этом организме около 6000 белков. Чтобы предсказать, какие из них могут взаимодействовать друг с другом, исследователи обратились к эволюции.
Они поясняют, что по мере развития белки часто накапливают мутации в тандеме: если строительный блок изменяется в одном белке, соответствующий строительный блок изменяется в партнерском. Исследователи определили пары белков, которые приобрели мутации таким образом, предположив, что они могут взаимодействовать, и предсказали их трехмерную форму при помощи RoseTTAFold и AlphaFold.
После анализа миллионов потенциальных пар инструменты глубокого обучения извлекли 1506 белков, из которых составили 712 комплексов. Один из новых комплексов содержит белок, участвующий в восстановлении ДНК, а другой — в образовании раковых опухолей. Исследователи надеются, что прогнозы ИИ в будущем помогут в разработке лекарств, которые будут останавливать образование белковых структур.
